Was ist ein Wärmetauscher mit innenliegendem Lamellenrohr?

Der Wärmetauscher mit innenliegenden Rippenrohren wird aufgrund seiner einfachen Struktur, einfachen Herstellung, großen Materialvielfalt und Anpassungsfähigkeit in zahlreichen Branchen wie Erdöl, Chemie, Metallurgie und Elektrizitätswirtschaft eingesetzt. Er dient als primärer Wärmetauscher in der industriellen Produktion. Die aktuellen Wärmetauscher mit Metallrohren weisen jedoch Einschränkungen in Bezug auf Wärmeübertragungseffizienz, Wärmeübertragungsfläche und Kapazität auf. Ihr Gesamtwärmeübertragungskoeffizient ist nicht hoch.

Die herkömmlichen Rohr-Gas-Gas-Wärmetauscher haben einen niedrigen integrierten Wärmeübergangskoeffizienten, der typischerweise zwischen 15 und 20 W/m²·°C liegt. Der Wärmeübergangskoeffizient für Rohr-Wärmetauscher mit Rippen liegt dagegen zwischen 30 und 35 W/m²·°C. Um die Einschränkungen herkömmlicher Rohr-Wärmetauscher zu überwinden, wurde das Konzept der Rippenrohr-Wärmetauscher entwickelt. Unter ihnen hat der interne Rippenrohr-Wärmetauscher vielversprechende Ergebnisse gezeigt und wurde erfolgreich in verschiedenen Branchen eingesetzt.

2.1 Innenrippenrohr-Wärmetauscher

Zu den wichtigsten Merkmalen der innovativen Wärmetauscher mit innenliegenden Rippenrohren gehören:

1. Verbesserte Wärmeübertragung durch Vergrößerung der Oberfläche des Wärmetauschers innerhalb der Rohre. Die geraden Längsrippen erhöhen den Wärmeübertragungskoeffizienten im Vergleich zu glatten Rohren um etwa das Drei- bis Vierfache.

2. Die Lamellen werden mit einem hocheffizienten Schweißverfahren an das Rohr geschweißt, wodurch eine Schweißrate von 100 % erreicht wird. Dieses Schweißverfahren ähnelt dem bei herkömmlichen Röhrenwärmetauschern verwendeten Verfahren.

3. Gegenüber herkömmlichen Röhrenwärmetauschern bieten die innenliegenden Rippenrohrwärmetauscher folgende Vorteile:

   (a) Verbesserter Wärmeübergangskoeffizient für den Gasaustausch. Die Rippenrohre erreichen ein Rippen-zu-Rohr-Verhältnis von 4 zu 6, was zu einer deutlichen Verbesserung der Wärmeübertragung innerhalb der Rohre führt.

   (b) Stärkere Wärmeübertragungsfähigkeit. Der Wärmeübertragungskoeffizient der Rippenrohre beträgt ungefähr A - A²/α, wobei A den Gesamtwärmeübertragungskoeffizienten darstellt und α den Wärmeübertragungskoeffizienten in den Rohren bezeichnet.

   (c) Verbesserte Wärmeübertragung bei erhöhter Rohrwandtemperatur. Mit steigendem Wärmeübertragungskoeffizienten (A) verbessert sich auch der Temperaturunterschied (ΔT) zwischen Rohrwand und Flüssigkeit, was zu einer besseren Wärmeübertragungsleistung führt.

   (d) Kompakte Struktur. Der verbesserte Wärmeübergangskoeffizient verringert die erforderliche Wärmeaustauschfläche, was zu einer Verringerung des Gesamtvolumens des Wärmetauschers führt.

2.2 Anwendungen von Wärmetauschern mit inneren Rippenrohren

Wir haben erfolgreich interne Rippenrohr-Wärmetauscher im Dampfüberhitzer des Shougang-Abwärmenutzungsprojekts eingesetzt. Diese Anwendung demonstrierte den hohen Wärmeübergangskoeffizienten und die überlegene Leistung der verbesserten Wärmeübertragung. Die während der Produktion erzielten Ergebnisse waren äußerst zufriedenstellend.

2.3 Perspektiven für interne Rippenrohrwärmetauscher

Seit der Entwicklung von Wärmetauschern mit innenliegenden Rippenrohren im Juni 2000 haben sie großes Potenzial für Anwendungen in der Heizungs-, Stromerzeugungs-, Erdöl-, Chemie- und anderen Industriezweigen gezeigt. In Industrieöfen verbessert der Einsatz dieser Wärmetauscher die Verbrennungstemperatur, steigert den thermischen Wirkungsgrad und senkt den Energieverbrauch. Daher finden Luftvorwärmer vielfältige Anwendungsmöglichkeiten.

Wärmetauscher mit inneren Rippenrohren können hohen Lufttemperaturen standhalten, insbesondere bei erhöhten Temperaturbedingungen. Wenn beispielsweise die Rauchgastemperatur 320 °C erreicht, kann die Lufttemperatur 420 °C erreichen und die Rohrwandtemperatur kann bis zu 570 °C betragen. In solchen Szenarien können die inneren Rippenrohre aus Kohlenstoffstahl die Temperaturunterschiede effektiv bewältigen und so die Leistung des Wärmetauschers unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen verbessern.

3. Fazit zum Wärmetauscher mit internen Rippenrohren

Der interne Rippenrohr-Wärmetauscher ist ein im Inland entwickelter, hocheffizienter Wärmetauscher. Seine breite Anwendbarkeit in Branchen wie Metallurgie, Elektrizitätswirtschaft, Erdöl und Chemie macht ihn zu einer vielversprechenden Technologie.

Innenrippenrohr für Wärmetauscher